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KR20030021236A - 구동장치 - Google Patents

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KR20030021236A
KR20030021236A KR10-2003-7000055A KR20037000055A KR20030021236A KR 20030021236 A KR20030021236 A KR 20030021236A KR 20037000055 A KR20037000055 A KR 20037000055A KR 20030021236 A KR20030021236 A KR 20030021236A
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KR
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rpm
motor
series
stop switch
drive
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Application number
KR10-2003-7000055A
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Inventor
포그트리하르트
괴레요헨
헬밍토마스
Original Assignee
로베르트 보쉬 게엠베하
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Publication date
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/048—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using electrical drives
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

차량 내부의 특히 송풍기를 위한 구동장치에 관한 것으로, 상기 장치는 직류 전압 회로망(UBAT)에 구동되는 전기 모터(12) 및 상기 모터(12)에 인가하는 작동 전압의 변형에 의해 상기 모터(12)의 rpm 조절을 위한 장치(13)를 구비한다. 저렴하게 구현될 수 있는 모터 rpm의 단계적 조절을 위해 rpm 제어장치(13)는 다수의 레지스터(R1-R3) 및 적어도 하나의 레지스터(R1-R3)를 포함하는 모터(12)의 선택적 직렬 접속을 위한 다수의 정지 스위치(T1-T3)를 구비한다.

Description

구동장치 {Drive unit}
그러한 구동장치는 차량 내부에 송풍기 모터로서 차량 객석의 공기조절 또는 난방 및 내연기관의 냉각수의 냉각에 사용된다. 공기조절 또는 난방장치 송풍기는 예컨대 부하시 전압 조정기에 의한 다양한 송풍 단계를 선택하는 것이 공지되어 있으며, 상기 단계에서 12V 의 차량 전압망에 연결된 직류 모터는 상이한 rpm 으로 세팅된다. 내연기관의 냉각수를 위한 냉각 송풍기에서 냉방기를 구동하는 직류 모터용 팬의 rpm이 전기 초크(Choke)에 의해 내연기관 제어부의 데이타에 따라 세팅하는 것이 공지되어 있다.
직류 모터(독일 특허 공개 제 197 56 461 A1 호)를 제어하는 공지된 초크는 MOSFET(모스 전계 효과 트랜지스터)로 형성된 정지 스위치를 구비하고, 상기 정지스위치는 직류 모터와 직렬로 스위칭되고, 상기 정지 스위치의 제어 전극에 펄스폭 변조된 제어 신호가 제공된다. 따라서 직류 모터에는 정지 스위치에 의해 중심 전압이 세팅되고, 상기 전압의 크기는 제어 신호의 변조도에 달려있다. 중심 전압의 감소에 따라 직류 모터의 rpm도 감소한다. 제어 신호는 직류 모터 전력의 설정값-실제값-비교에 따라 검출된다. 예를 들어 수동으로 사전 설정된 설정rpm 으로부터 제어신호의 검출 및 rpm 제어회로의 사용이 가능하다.
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 차량 내부의 특히 송풍기를 위한 구동장치에 관한 것이다.
도 1은 네 개의 송풍 단계로 구동 가능한 팬의 회로도.
도 2는 다른 실시예에 따른 도 1 의 송풍기의 동일한 도면.
청구항 제 1항의 특징을 포함하는 본 발명에 따른 구동장치는 모터 rpm 의 단계적인 세팅이 구현될 수 있는 장점을 갖는다. 정지 스위치는 공지된 초크에서 처럼 클럭 제어되는 것이 아니라, 하나의 정지 스위치는 완전히 접속하고 나머지 다른 정지 스위치는 완전히 차단되도록 작동되기 때문에, 구동장치는 전자기적 호환성(EMV)을 갖는다. 낮은 임피던스의 정지 스위치 사용시 상기 스위치 내부에 매우 적은 전력 손실이 나타나므로, 대용량의 냉방장치가 사용될 수 있다. rpm 제어를 위한 장치는 전체 크기가 작고 예컨대 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따라 구동장치의 접속 커넥터에 통합 가능하다.
다른 청구항에 제시된 특징에 의해 청구항 제 1항에 제시된 구동장치의 바람직한 개선이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 n +1 rpm 단계를 위한 장치는 각각 레지스터와 정지 스위치 및 모터와 직렬로 직류 전압 회로망에 놓인 다른 정지 스위치로 이루어진 n 직렬 접속을 포함한다. 모든 n 직렬 접속은 후속하는 rpm 단계를 위한 직렬 접속의 정지 스위치에 병렬 접속되고, 최종 직렬 접속은 다른 정지 스위치에 병렬 접속된다. 동일한 rpm 차이로 단계적으로 형성된 rpm 단계에 있어서 레지스터도 동일한 크기로 선택되고, 정지 스위치는 비용의 장점이 유용하도록 위해 상기 스위치의상이한 전압 부하에 상응하여 상이하게 설계될 수 있다. 다른 정지 스위치의 폐쇄에 의해 최대 rpm 이 세팅된다.
본 발명의 대안적인 실시예에 따라 n + 1 rpm 단계를 위한 장치는 각각 레지스터, 정지 스위치 및 직류 전압 회로망에 모터와 직렬 상태에 있는 다른 정지 스위치로 이루어진 직렬 접속을 포함하며, 상기 장치는 n 직렬 접속들은 서로, 그리고 다른 정지 스위치와 병렬 접속된다. 레지스터는 선택된 rpm 단계에 상응하여 상이하게 측정되고, 이때 정지 스위치는 감소하는 rpm에 따라 감소하는 상기 스위치의 전압 부하에 의해 상이하게 설계된다. 다른 정지 스위치의 폐쇄에 의해 최대 rpm 이 세팅된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 하기에서 상세히 설명된다.
도 1에 회로도로 도시된 송풍기는 차량 내부에 사용하는데 적합하고, 차량 내부의 12V- 동일 전압망에서 구동된다. 상기 송풍기는 송풍-또는 팬휠(11)을 구비하며, 상기 휠은 구동장치에 의해 커플링 된다. 송풍기는 상이한 rpm을 가진 네 개의 송풍단으로 구동되고, 따라서 구동장치는 송풍기 휠(11)을 구동하는, 직류 모터로 구현된 전기 모터(12), 모터(12)의 rpm 제어를 위한 장치를 구비하며, 이하 rpm 제어장치(13)라고 칭한다.
도 1에 개략적으로 도시되어 있듯이, rpm 제어장치(13)는 구동장치 및 송풍기의 접속 플러그(14)에 통합되고, 상기 플러그는 차량의 직류 전압 회로망(UBAT)에 연결하는 두 개의 플러그 컨텍트(15,16) 및 송풍단 세팅을 위한 데이타 신호의 입력을 위한 플러그 컨텍트(17)를 포함한다.
rpm 제어장치(13)는 다수의 레지스터(R1-R3) 및 파워 트랜지스터(T1-T3) 형태의 다수의 정지 스위치를 구비하며, 상기 파워 트랜지스터는 로우-사이드-파워-모스 전계 효과 트랜지스터-스위치로 구현된다. 실시예에 구현된 네 개의 송풍기 또는 rpm 단계를 위해 rpm 제어장치는 각각 레지스터(R1-R3)와 트랜지스터(T1-T3) 및 파워-모스 전계 효과 트랜지스터-스위치(T1-T3)로 형성된 또 다른 트랜지스터(T4)로 구성된 세 개의 직렬 접속을 포함한다. 각각의 직렬 접속은 후속하는 rpm 단계를 위한 직렬 접속의 트랜지스터에 병렬 접속된다. 따라서 레지스터(R1) 및 트랜지스터(T1)으로 이루어진 직렬 접속은 트랜지스터(T2)에, 레지스터(R2) 및 트랜지스터(T2)로 이루어진 직렬 접속은 트랜지스터(T3)에 병렬 접속된다. 레지스터(R3) 및 트랜지스터(T3)로 이루어진 마지막 직렬 접속은 또 다른 트랜지스터(T4)에 병렬 접속되고, 상기 트랜지스터는 모터(12)와 직렬로 직류 전압 회로망(UBAT)에 놓인다. n + 1 rpm 단계이 제공되면, n 직렬 접속은 레지스터(R) 및 트랜지스터(T)로 이루어지며, 따라서 - 기술되었듯이 - 모든 n 직렬 접속은 후속하는 rpm 단계를 위한 직렬 접속의 트랜지스터에 병렬 접속되고, 레지스터 및 트랜지스터로 이루어지는 마지막 직렬 접속은 다른 트랜지스터(T)에 병렬 접속되고, 상기 트랜지스터는 - 기술되어 있듯이 - 모터(12)와 직류 전압 회로망(UBAT)에 직렬로 놓여있다. 트랜지스터(T1-T4)의 제어 전극은, 모스 전계 효과 트랜지스터의 게이트의 경우에는 플러그 컨텍트(17)의 입력부와 입력부와 수평선상에 있는 제어장치(18)에 연결되고, 상기 제어장치는 트랜지스터(T1-T4)를 선택적으로 도통되도록 전환한다. 따라서 하나의 트랜지스터(T1-T4)는 완전히 선행 제어되는 반면, 나머지 트랜지스터는 차단된다. 플러그 컨텍트(17)에 의해 제어장치(18)의 입력부에 보내는 데이터 신호에 상응하여 제어장치(18)는 트랜지스터의 선행제어를 일으키는 하나의 트랜지스터(T1-T4)를 위한 스위치 신호가 생성되고, 상기 신호는 데이터 신호가 변형될 때까지 처리가 지연된다. 모터(12)가 최소 rpm 으로 작동하는 가장 작은 송풍기 단의 스위치 온을 위해 트랜지스터(T1)에 스위치 신호가 제공된다. 모터(12)에 전해지는 작동 전압은 직류 전압 회로망(UBAT)과 반대로 레지스터(R1-R3)에 의해 발생된 압력강하 만큼 감소하고, 따라서 rpm은 모터(12)의 공칭rpm 과 반대로 최대로 감소한다. 가장 큰 송풍기 단에서 모터의 rpm이 최대일 때, 제어신호는 다른 트랜지스터(T4)에 안내된다. 모터(12)는 직류 전압 회로망(UBAT)에 인가하여 공칭rpm에 의해 작동한다. 나머지 트랜지스터는 각각 차단 유지된다.
개별 트랜지스터(T1-T4)에 나타나는 전력 손실은 트랜지스터(RDS(ON)) 및 모터 전류(I)의 도전 레지스터에 달려있으며, 각각 I2· RDS(ON)이다. 낮은 임피던스의 트랜지스터(T1-T4)가 사용될 경우 상기 젼력 손실은 작게 유지될 수 있다. 또한 트랜지스터(T1-T4)가 그 상이한 부하에 따라 상이하게 설계되고, 따라서 트랜지스터(T1)는 가장 작고, 트랜지스터(T4)가장 강하게 부하를 받음으로써 비용의 장점이 달성될 수 있다. 트랜지스터(T1-T4)의 아주 작은 전력 손실로 인해 트랜지스터(T1-T4)에 필요한 냉각 면적은 상대적으로 작게 유지될 수 있고, 모든 트랜지스터(T1-T4)는 공동의 냉방장치(19)에 통합될 수 있으며, 상기 냉방장치는 도 1에 빗금으로 표시되어 있다.
도 2에 회로도로 도시된 송풍기 휠(11)을 구동하는 모터(12)용 rpm 제어장치(13)는 각각 레지스터(R1-R3), 트랜지스터(T1-T3)로 이루어진 세 개의 직렬 접속들이 서로, 그리고 다른 하나의 트랜지스터(T4)에 병렬 접속되는 한에 있어서 변형되고, 상기 트랜지스터는 그 측면으로 모터와 직렬로 직류 전압 회로망(UBAT)에 연결된다. rpm 제어장치의 조작은 변형되지 않는다. 동일한 rpm 단계를 위해 레지스터(R1-R3)만 달리 설계되어야 한다. 도 1에 따른 rpm 제어장치(13)에서 개별 rpm 등급 사이의 동일한 rpm 간격을 위해 레지스터(R1-R3)는 동일한 크기로 설계될 수 있는 반면, 이때 레지스터는 보다 작은 rpm 단계로 증배되어야 한다. 바람직하게 다른 rpm 단계는 동시 제어에 의해 다수의 트랜지스터(T1-T3), 예를 들어 T1 및 T3 또는 T2 및 T3 을 보유할 수 있다.

Claims (7)

  1. 직류 전압 회로망에서 작동되는 전기 모터(12) 및 상기 모터(12)에 보내는 작동 전압의 변형에 의해 모터(12)의 rpm 제어를 위한 장치(13)를 포함하는, 차량 내부의 특히 송풍기를 위한 구동장치에 있어서,
    상기 장치(13)는 적어도 하나의 레지스터(R1-R3)를 포함하는 모터(12)의 선택적 직렬 접속을 위해 다수의 레지스터(R1-R3) 및 다수의 정지 스위치(T1-T3)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서, n + 1 rpm 단계를 위해 상기 장치(13)는 각각 레지스터(R1-R3)와 정지 스위치(T1-T3) 및 모터(12)와 직류 전압 회로망(UBAT)에 직렬로 놓여있는 다른 정지 스위치(T4)로 이루어진 n 직렬 접속을 구비하며, 모든 n 직렬 접속은 후속하는 rpm 단계용 직렬 접속의 정지 스위치(T1-T3)에 병렬 접속되고, 최종 직렬 접속은 다른 정지 스위치(T4)에 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서, n + 1 단계에 있어서 상기 장치(13)는 각각 레지스터(R1-R3)와 정지 스위치(T1-T3) 및 모터(12)와 직류 전압 회로망(UBAT)에 직렬로 놓인 다른 정지 스위치로 이루어진 n 직렬 접속을 포함하고, 상기 n 직렬 접속들은 서로,그리고 다른 정지 스위치(T4)에 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정지 스위치(T1-T4)는 낮은 임피던스의 전력 스위치로 형성되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정지 스위치(T1-T4)의 제어 전극은 제어장치(18)에 접속되고, 상기 제어장치는 데이터 신호의 전송을 위해 입력부(17)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  6. 제 4항 또는 5항에 있어서, 로우-사이드-파워-모오스 전계 효과 트랜지스터-스위치의 정지 스위치(T1-T4)가 사용되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
  7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(13)는 rpm의 제어를 위해 접속 플러그(14)에 통합되는 것을 특징으로 하는 구동장치.
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